劉建明

（中交第一公路工程局有限公司，北京 101121）

松花江公路大橋主橋59m＋7×90m＋52m的9跨1聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土型連續(xù)箱梁橋，主橋全長(zhǎng)為741m。主墩為實(shí)心墩，主墩最大高度16.93m，過(guò)渡墩為實(shí)心墩，高度12.06m。

上部結(jié)構(gòu)為單箱雙室、3向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。主墩墩頂箱梁高5.4m，主跨跨中及邊跨梁過(guò)渡墩的墩頂箱梁高3m。箱梁底寬14.5m，兩側(cè)懸臂寬3.25m，頂板寬21m。箱梁底采用拋物線變化。底板厚度由150cm變至30cm，頂板厚度由80cm變至28cm，中腹板的厚度由120cm變至70cm，邊腹板厚度由100cm變至50cm。橋面橫坡1.5%，最小平曲線半徑403.5m，豎曲線半徑為22500cm。橋面縱坡從1.572%～－1.602%。

1 掛 籃

懸澆施工掛籃采用3榀菱形掛籃，掛籃主要由承重系統(tǒng)、吊桿系統(tǒng)、后錨系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、底籃和模板系統(tǒng)組成。

1.1 掛籃主要技術(shù)參數(shù)

掛籃主要技術(shù)參數(shù)為：①懸臂澆注箱梁梁段最大重量為243.9t；②懸臂澆注箱梁梁段最大分段長(zhǎng)度為4m；③懸臂澆注梁段高度變化為4.74～3m；④梁寬為21m；⑤行走方式為無(wú)平衡重滑行；⑥單只掛籃自重為（24.6T＋82.2T）＝106.8T。

1.2 掛籃結(jié)構(gòu)

1.2.1 承重系統(tǒng)

承重系統(tǒng)主要由3榀主桁架，前、后下橫梁和前上橫梁。

主桁架：每榀主桁架由節(jié)點(diǎn)鋼箱、立桿、水平拉桿、水平壓桿、水平拉桿、斜拉桿、斜壓桿組成。

節(jié)點(diǎn)鋼箱采用20mm鋼板焊接而成，鋼箱與各桿之間的聯(lián)接采用鋼銷鉸接，銷孔直徑120mm。在鋼孔兩側(cè)加焊綴板。

立桿、水平桿及斜桿均采用300mm×400mm方管制作，方管壁厚14mm。各桿之間通過(guò)鋼箱及鋼銷連接形成菱形主桁架。

前下橫梁采用2H40型鋼組合梁，后下橫梁采用2H60型鋼組合梁。兩H型鋼分別用8mm鋼板連接成為一根組合梁。

前上橫梁采用2H60型鋼組合梁，兩型鋼間用8mm鋼板接成為一根組合梁。

底籃縱梁：底監(jiān)縱梁為25根H35型鋼，兩端固結(jié)在前后下橫梁上，形成掛籃底籃。

1.2.2 吊桿系統(tǒng)

滑梁、導(dǎo)梁吊桿采用Φ32精軋螺紋鋼筋吊桿，前、后下橫梁采用鋼板作為吊帶。

為增強(qiáng)掛籃施工的自動(dòng)化和安全性，縮短施工周期，每套掛籃前后分別用4臺(tái)10t手拉葫蘆，將掛籃底籃吊起，用于標(biāo)高初調(diào)及掛籃行走時(shí)使用，另根據(jù)受力大小不同分別準(zhǔn)備不同規(guī)格的手動(dòng)螺旋式千斤頂和倒鏈滑車。

1.2.3 后錨系統(tǒng)

掛籃采用無(wú)配重掛籃，在箱梁施工及掛籃行走工況下通過(guò)后錨系統(tǒng)保證掛籃的平衡。

混凝土澆筑工況下后錨固，在頂板及翼緣板預(yù)埋孔，每榀主桁架用6根精軋螺紋鋼筋錨固，用3組2I25型工字鋼組合梁作為扁擔(dān)梁。保證抗傾覆安全系數(shù)達(dá)2.0以上。

1.2.4 掛籃行走后錨固系統(tǒng)

掛籃行走工況下，后錨采用Φ32精軋螺紋鋼筋，用專用連接器與梁體豎向精軋螺紋預(yù)應(yīng)力鋼筋連接，通過(guò)扁擔(dān)梁將行走軌道壓緊，反扣輪反壓在軌道上翼緣下，行成掛籃行走時(shí)后錨系統(tǒng)。

掛籃前移：采用3臺(tái)60T液壓千斤頂作為前移動(dòng)力。用一根Φ32精軋螺紋鋼筋一端錨固在軌道前端，一端錨固在掛籃前支點(diǎn)處60T千斤頂處，通過(guò)千斤頂推動(dòng)前支點(diǎn)滑動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)掛籃前進(jìn)，達(dá)到1個(gè)行程后液壓站回油，重新推動(dòng)千斤頂錨固后再開始下1個(gè)行程動(dòng)作，3臺(tái)千斤頂集中供油，以保證掛籃兩側(cè)主梁同步平行前移。如此往復(fù)幾次直至就位。

掛籃前支點(diǎn)支承在軌道上，軌道上設(shè)不銹鋼板，以減少掛籃前進(jìn)時(shí)的摩擦力。掛籃主縱梁后端通過(guò)后支點(diǎn)倒扣于軌道槽鋼上翼緣底面上，沿軌道上翼緣底面滑動(dòng)，軌道通過(guò)壓在軌道上槽鋼分配梁與箱梁內(nèi)的豎向Φ32精軋螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力筋相錨固。

1.2.5 底籃、模板系統(tǒng)

底籃和模板系統(tǒng)包括底籃、外側(cè)模、內(nèi)側(cè)模、端模和工作平臺(tái)等。模板均按全斷面一次澆注箱梁混凝土設(shè)計(jì)，整個(gè)模板系統(tǒng)均隨掛籃主縱梁行走一次到位。

1）底籃。底籃由前下橫梁（2H40型鋼）、后下橫梁（2H60型鋼）、25根H35型鋼縱梁組成，H35型鋼作縱梁固結(jié)在前、后下橫梁上，前、后下橫梁通過(guò)吊帶懸吊在掛籃的前上橫梁、已澆混凝土梁段的底板及翼緣板上。澆注混凝土?xí)r，后下橫梁設(shè)有8根鋼板吊帶錨固在前段箱梁混凝土底板和翼板混凝土上，并通過(guò)千斤頂施加預(yù)緊力使底模板與前段混凝土緊密貼合，以確保接縫處不漏漿。前下橫梁設(shè)8根鋼板吊帶與前上橫梁相聯(lián)，通過(guò)螺旋千斤頂調(diào)整模板的標(biāo)高。

2）模板。掛籃外模由模板、型鋼骨架、導(dǎo)梁（2[32a槽鋼]、滑梁（2[40a槽鋼）組成。骨架用于支承、緊固模板，滑梁主要在掛籃前進(jìn)時(shí)使用。前端采用精軋螺紋鋼吊桿懸吊于前上橫梁上，后端采用Φ32精軋螺紋鋼筋懸吊于已澆箱梁翼緣板混凝土上。掛籃前移時(shí)，后端則懸吊于行走吊框上，行走吊框錨固在箱梁翼緣板混凝土上。

掛籃內(nèi)模由模板、骨架、滑梁（2[40a]槽鋼）組成。支承內(nèi)模的滑梁前端懸吊于前上橫梁上，后端懸吊于已澆注箱梁頂板混凝土上。

3）工作平臺(tái)。在底籃兩側(cè)以及前、后端設(shè)置固定工作平臺(tái)，在內(nèi)箱梁前端設(shè)置懸吊工作平臺(tái)，用倒鏈葫蘆自由升降。在外模每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)框架上設(shè)一層操作平臺(tái)，同時(shí)設(shè)置安全網(wǎng)。

2 掛籃結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

2.1 計(jì)算依據(jù)

1）基本資料主要依據(jù)：《大橋施工圖設(shè)計(jì)》，《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041－2000），《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017－2003）。

2）計(jì)算說(shuō)明。根據(jù)掛籃設(shè)計(jì)圖紙，以23號(hào)墩為例進(jìn)行控制計(jì)算，對(duì)掛籃的主要構(gòu)造進(jìn)行空間建模，采用通用有限元分析程序SAP2000進(jìn)行空間分析。計(jì)算中對(duì)力的傳遞作如下假定：①箱梁翼緣板砼及側(cè)模重量通過(guò)外導(dǎo)（滑）梁分別傳至前一節(jié)段已施工完的箱梁頂板和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。②箱梁頂板砼、內(nèi)模支架、內(nèi)模重量通過(guò)內(nèi)滑梁分別由前一節(jié)段已施工完的箱梁頂板和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。③箱梁底板、腹板砼及底籃平臺(tái)重量分別由前一節(jié)段已施工完的箱梁和掛籃主桁的前上橫梁承擔(dān)。

2.2 計(jì)算參數(shù)

鋼材的彈性模量E＝2.06×105MPa；密度γ＝7850kg／m3；泊松比ν＝0.3v。

2.3 計(jì)算模型

掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算模型包括主桁架、立柱間橫向連接系、前上橫梁、底籃、導(dǎo)梁等所有承重系統(tǒng)。

2.4 掛籃主要技術(shù)參數(shù)

1）懸臂澆注箱梁梁段最大重量：262t；

2）懸臂澆注箱梁梁段最大分段長(zhǎng)度：4m；

3）懸臂澆注梁段高度變化：4.84～3m；

4）單只掛籃自重：85t；

5）掛籃設(shè)計(jì)基本參數(shù)；

6）梁段混凝土重量：2.6t／m3；

7）人群及機(jī)具荷載取1.5kPa；

8）施工振搗荷載取2kPa；

9）超載系數(shù)取1.05；

10）掛籃行走時(shí)的沖擊系數(shù)取1.3；

11）抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)2.0；

12）荷載組合：①砼重＋掛籃自重＋施工、人群機(jī)具＋動(dòng)力附加系數(shù) （強(qiáng)度計(jì)算）；②砼重＋掛籃自重 （剛度計(jì)算）；③掛籃自重＋沖擊附加系數(shù)（行走穩(wěn)定性）。

3 構(gòu)件驗(yàn)算

3.1 底籃縱梁

底籃縱梁采用H350×175型鋼，計(jì)算結(jié)果如表1、表2所示。

表1 一根底板縱梁（間距0.9m）內(nèi)力、應(yīng)力表

表2 一根腹板縱梁（間距0.2m）內(nèi)力、應(yīng)力表

3.2 掛籃橫梁

前上橫梁采用2H600×200型鋼，前下橫梁采用2H400×200型鋼，后下橫梁采用2H600×200型鋼（見表3～表6）。

表3 前上橫梁內(nèi)力、應(yīng)力

表4 前下橫梁最大變形

表5 后下橫梁內(nèi)力、應(yīng)力

表6 后下橫梁最大變形

3.3 主桁架節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)鋼銷

主桁架節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)鋼銷直徑D＝120mm，材質(zhì)為45＃鋼，調(diào)質(zhì)處理為

1）銷子抗剪

2）銷子局部承壓

3）銷孔細(xì)部檢算

銷孔抗撕裂

銷孔60°面抗剪計(jì)算

3.4 吊帶、吊桿

底籃吊帶采用斷面為120×40的鋼板吊帶，材質(zhì)Q345B，所受最大拉力為N＝356.22kN。

吊帶拉應(yīng)力

吊帶銷孔承壓應(yīng)力

吊帶銷孔壁拉應(yīng)力

吊帶銷軸采用貝雷銷，材質(zhì)30CrMnTi，[τ]＝585MPa。

銷軸抗剪應(yīng)力

鋼板吊帶滿足2倍安全系數(shù)的要求，如表7、表8所示。

表7 吊帶內(nèi)力kN

表8 吊桿內(nèi)力kN

吊桿應(yīng)采用直徑為32mm、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為785MPa的精軋螺紋鋼筋A(yù)＝804.2mm2，吊桿最大拉力N＝138.63kN

吊桿滿足2倍安全系數(shù)的要求。

4 錨固驗(yàn)算

從計(jì)算結(jié)果可以得到：在5＃塊施工時(shí)，后錨固為最不利狀態(tài)，即前吊點(diǎn)合力N＝1134.33kN＋828.68kN＝1963.01kN，1個(gè)后錨點(diǎn)的最大錨固力為N＝694kN。后錨桿采用直徑32mm、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為785MPa的精軋螺紋鋼筋。按4根精軋螺紋鋼驗(yàn)算

后錨桿采用4根32mm精軋螺紋鋼，滿足2倍安全系數(shù)的要求。

5 掛籃行走分析

掛籃行走時(shí)，前端還是通過(guò)前吊桿、導(dǎo)梁吊桿把底籃、翼板模板及頂板模板吊在前上橫梁上；后端通過(guò)外側(cè)的吊桿下端吊住后下橫梁（底籃），翼板、頂板模板后端吊在己澆筑完的箱梁上。行走時(shí)后下橫梁變換成了1根簡(jiǎn)支梁、跨徑為15.66m。內(nèi)外滑梁為一簡(jiǎn)支梁，隨掛籃的行走跨徑在不斷變化（最大9.7m），后下橫梁通過(guò)吊桿吊在外滑梁上。內(nèi)滑梁支承頂板、內(nèi)滑梁支承側(cè)模。

5.1 后下橫梁

5.2 外滑梁

外滑梁為2[40型型鋼，I＝17578cm4，Wx＝879cm3，A＝75cm2，Sx＝524cm3，δ＝1.05cm，M＝234.4kN · m，Q＝95kN，

5.3 反扣輪

反扣輪軸直徑為60mm，材質(zhì)為45＃鋼調(diào)質(zhì)，受力模型為短懸臂梁

6 結(jié) 論

基于上述計(jì)算，得到以下結(jié)論：

1）掛籃主桁架，前橫梁構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定都能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

2）掛籃吊桿以及錨固系統(tǒng)驗(yàn)算表明，精軋螺紋鋼吊桿以及后錨吊桿都能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

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